特色葉菜品質比較及硝酸鹽累積規律

高 杏,王利康,翁金洋,李彭麗,俞 靜,牛慶良

(上海交通大學農業與生物學院,上海200240)

特色蔬菜是指區別于普通的蔬菜品種,富含人體必需的蛋白質、有機物和微量元素等營養成分,同時又具有一定特殊功能的蔬菜,其在營養價值和醫療保健等方面均優于普通蔬菜[1]。 有研究表明,許多特色蔬菜具有一定的藥用價值,能夠預防和治療疾病、促進人體健康[2]。 芝麻菜(Eruca sativaMill.)屬十字花科一年生草本植物,主要包括小葉芝麻菜、花葉芝麻菜和板葉芝麻菜,是一種具有保健功效的稀有蔬菜,香味濃郁、營養豐富[3-4]。 苦苣(Cichorium endiviaL.)屬桔梗目菊科1—2 年生草本植物,味道微苦[5],由于其獨特的藥用價值廣受人們喜愛[6]。 京水菜(Brassica japonicaSieb.)是十字花科蕓薹屬白菜亞種的一個新品種[7],最早在日本育成,屬1—2 年生草本植物,含有豐富的礦質營養[8]。 近年來,蔬菜的安全問題被屢屢提及,其中硝酸鹽含量更是受到廣泛關注[9]。 有研究表明,蔬菜是一類易于富集硝酸鹽的植物,人體中攝入的硝酸鹽有81.2%來自于蔬菜[10]。 硝酸鹽本身并無害,當其進入人體內,一部分硝酸鹽會轉化為亞硝酸鹽[11],當人體血液中亞硝酸鹽含量過高時,會降低細胞中血紅蛋白的攜氧能力,進而導致人體缺氧[12];同時亞硝酸鹽在人體內可以轉化成亞硝胺類物質,具有致癌風險[13]。

隨著人們生活品質的提高和消費需求的變化,對于菜品的營養需求和安全意識也逐漸提高,使得部分新興且營養豐富的特色葉菜廣受歡迎。 前人已對常見綠葉菜的營養品質、硝酸鹽累積等方面有所研究。 陳火英等[14]研究表明,不同萵苣品種的硝酸鹽含量差異顯著。 王延芹等[15]試驗表明,不同莧菜品種的硝酸鹽累積和營養品質也存在很大差異。 但關于特色葉菜營養品質及硝酸鹽累積規律的研究尚不多見。 本試驗以3 種特色葉菜為材料,研究不同特色葉菜品種的營養品質及其生育期硝酸鹽累積規律,初步探究其產生差異的原因,以期通過合理調控來降低特色葉菜硝酸鹽含量,為硝酸鹽降控提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為市場上較受歡迎且栽培面積廣的3 種特色葉菜,其中包括6 個芝麻菜品種、4 個苦苣品種和3 個京水菜品種(表1、圖1)。

圖1 參試葉菜品種Fig.1 Leaf vegetable varieties in the test

1.2 試驗設計

試驗于2018 年8—10 月在上海市金山區廊下基地溫室內進行,所有品種以撒播形式播種。 芝麻菜6 個品種長至三葉一心時每隔7 d 取樣1 次,共取樣5 次并于9 月底采收;苦苣4 個品種和京水菜3 個品種定值后每隔10 d 取樣1 次,共取樣5 次并于10 月底采收。 生長期取樣測定葉片的硝酸鹽、亞硝酸鹽含量及硝酸還原酶活性,在采收期取樣測定單株干鮮重、葉片數,含水量、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C、游離總氨基酸、粗纖維及硝酸鹽含量,每處理重復3 次。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 生長指標測定

每個品種隨機取樣,測定植株的鮮質量、干質量及葉片數,3 次重復。 植株鮮質量、干質量使用電子天平(PL602-L)測定,先測量植株鮮質量,之后將植株放入105 ℃烘箱殺青30 min,再將溫度調至60 ℃烘干48 h 至恒重,稱其干質量;單株葉片數計去除老葉、病葉后完全展開的葉片數。

1.3.2 生理指標測定

葉綠素含量使用便攜式葉綠素儀(CCM-300,Opti-Sciences,lnc.USA)測定。 含水量的測定采用烘干法,計算公式為:含水量=×100 %。 游離總氨基酸含量用茚三酮溶液顯色法測定;硝酸鹽含量采用水楊酸法測定;硝酸還原酶活性采用活體法測定;可溶性蛋白采用考馬斯亮藍法測定;維生素C 含量采用鉬藍比色法測定;可溶性糖含量采用量蒽酮比色法測定[16]。 亞硝酸鹽含量參考范亞娜等[17]的方法測定;粗纖維含量采用周勇輝等[18]的方法測定。 以上測定均3 次重復。

1.4 數據分析

采用SPSS 19.0 軟件處理試驗數據,并進行顯著性差異分析以及相關性分析,處理間均值多重比較用Duncan’s 新復極差法,并用Excel 2016 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 3 種特色葉菜及其品種間生長指標比較

由表2 可知,不同特色葉菜品種中,‘白梗千筋京水菜’的單株鮮質量最大,達242.77 g,與其他12 個品種均達到顯著差異;‘小葉芝麻菜1 號’的單株鮮質量最小,只有14.27 g。 芝麻菜6 個品種的單株鮮質量為14.27—42.73 g,其中‘板葉芝麻菜2 號’單株鮮質量最大,顯著高于其他品種。 苦苣4 個品種的單株鮮質量在145.59—189.14 g,‘鳥巢碎葉苦苣’的單株鮮質量最小,顯著低于其他品種。 京水菜3 個品種的單株鮮質量為151.01—242.77 g,總體呈現為‘紫晶京水菜’ ＜‘東升京水菜’ ＜‘白梗千筋京水菜’,品種間差異顯著。

表2 3 種特色葉菜及其品種間生長指標比較Table 2 Comparison of growth indexes among three characteristic leaf vegetables and their varieties

不同特色葉菜品種中,‘東升京水菜’的單株干質量最大,達14.74 g,顯著高于其他12 個品種。 芝麻菜6 個品種的單株干質量在1.28—3.75 g,‘板葉芝麻菜2 號’的單株干質量最高,顯著高于‘板葉芝麻菜號’和小葉芝麻菜2 個品種;苦苣4 個品種的單株干質量為8.26—10.66 g,‘鳥巢碎葉苦苣’的單株干質量最小,顯著低于其他品種。 京水菜3 個品種的單株干質量為12.25—14.74 g,其中‘東升京水菜’的單株干質量最大,顯著高于其他2 個品種。

在3 種特色葉菜及其品種間,京水菜類和苦苣類葉菜品種的葉片數相對最多,顯著高于芝麻菜的6 個品種,其中‘白梗千筋京水菜’的葉片數最多,達120 片。 芝麻菜6 個品種的平均葉片數在9.33—16.00 片,‘小葉芝麻菜2 號’的葉片數最多,但品種間無顯著性差異。 苦苣4 個品種的葉片數在38.33—47.00 片,其中‘意大利小葉苦苣’葉片數顯著高于‘北京花葉苦苣’和‘巴硒苦苣’。 京水菜3 個品種葉片數為40.67—120.00 片,其中‘白梗千筋京水菜’葉片數顯著高于其他2 個品種。

2.2 3 種特色葉菜及其品種間品質比較

由表3 可知,3 種特色葉菜的不同品種中,‘板葉芝麻菜1 號’可溶性糖含量最高,達3.23 %,顯著高于其他品種。 其中芝麻菜6 個品種的可溶性糖含量為1.62%—3.23%,‘小葉芝麻菜1 號’的可溶性糖含量最低,顯著低于其他品種。 苦苣4 個品種的可溶性糖含量為1.782.48%,其中‘北京花葉苦苣’和‘巴硒苦苣’可溶性糖含量顯著高于其他2 個品種。 京水菜3 個品種的可溶性糖為1.49%—2.48 %,其中‘紫晶京水菜’可溶性糖含量顯著高于其他2 個品種。

表3 3 種特色葉菜及其品種間品質比較(1)Table 3 Comparison of quality among three characteristic leaf vegetables and their varieties(1)

不同特色葉菜品種中,‘板葉芝麻菜1 號’的可溶性蛋白含量最高,其次為‘小葉芝麻菜2 號’,均超過180 mg∕g,顯著高于其他品種。 芝麻菜6 個品種的可溶性蛋白含量介于107.55—188.2 mg∕g,其中花葉芝麻菜2 個品種的可溶性蛋白含量最低,均顯著低于其他4 個品種。 苦苣4 個品種的可溶性蛋白含量在78.33—118.73 mg∕g,其中‘巴硒苦苣’可溶性蛋白含量顯著高于其他品種。 京水菜3 個品種的可溶性蛋白含量在158.14—173.82 mg∕g,總體呈現為‘東升京水菜’ ＜‘紫晶京水菜’ ＜‘白梗千筋京水菜’。

在3 種特色葉菜及其品種間,‘板葉芝麻菜1 號’的VC 含量最高,達75.62 mg∕(100 g),與其他12 個品種呈顯著差異;‘巴硒苦苣’的VC 含量顯著低于其他品種,僅有30.16 mg∕(100 g)。 芝麻菜6 個品種的VC 含量為55.99—75.62 mg∕(100 g),其中‘花葉芝麻菜1 號’VC 含量最低,顯著低于其他品種。 苦苣4個品種的VC 含量介于30.16—52.78 mg∕(100 g),其中‘北京花葉苦苣’VC 含量最高,顯著高于其他品種。 京水菜3 個品種的VC 含量為43.04—70.55 mg∕(100 g),‘白梗千筋京水菜’VC 含量顯著高于其他2 個品種。

不同特色葉菜品種中,苦苣4 個品種和‘白梗千筋京水菜’的含水量最高,均超過94 %,顯著高于其他品種。 芝麻菜6 個品種的含水量在90.56%—91.40%,其中‘小葉芝麻菜2 號’含水量最高,但與其他品種間無顯著差異。 苦苣4 個品種的含水量在94.02%—94.41 %,其中‘北京花葉苦苣’含水量最高,但與其他品種間無顯著差異。 京水菜3 個品種的含水量為91.86%—94.62 %,其中‘白梗千筋京水菜’含水量顯著高于其他2 個品種。

由表4 可以看出,3 種特色葉菜的不同品種中,芝麻菜6 個品種的葉綠素含量顯著高于其他品種。 其中,板葉芝麻菜2 個品種和‘花葉芝麻菜2 號’葉綠素含量最高,均超過30 μg∕cm2。 苦苣4 個品種的葉綠素含量在16.70—20.33 μg∕cm2,其中‘鳥巢碎葉苦苣’葉綠素含量顯著高于其他品種。 京水菜3 個品種葉綠素含量在17.35—17.70 μg∕cm2,品種間葉綠素含量無顯著性差異。

表4 3 種特色葉菜及其品種間品質比較(2)Table 4 Comparison of quality among three characteristic leaf vegetables and their varieties(2)

在3 種特色葉菜及其品種間,苦苣4 個品種的粗纖維含量均顯著高于其他9 個品種,其中‘意大利小葉苦苣’的粗纖維含量最高,達1.69 %;‘板葉芝麻菜2 號’和‘紫晶京水菜’的粗纖維含量最低,均低于0.75 %。 芝麻菜6 個品種的粗纖維含量在0.74%—0.90 %,其中板葉芝麻菜2 個品種粗纖維含量顯著低于其他品種。 苦苣4 個品種的粗纖維含量為1.49%—1.69 %,其中‘意大利小葉苦苣’粗纖維含量最高,顯著高于其他品種。 京水菜3 個品種的粗纖維含量為0.74%—0.87%,其中‘白梗千筋京水菜’粗纖維含量最高,顯著高于其他品種。

不同品種特色葉菜中,‘北京花葉苦苣’的總氨基酸含量最高,與其他12 個品種均呈顯著性差異。 芝麻菜6 個品種的總氨基酸含量為0.44—0.80 μmol∕mg,其中‘花葉芝麻菜2 號’總氨基酸含量最高,顯著高于其他品種。 苦苣4 個品種總氨基酸含量在0.71—1.06 μmol∕mg,其中‘北京花葉苦苣’總氨基酸含量顯著高于其他品種。 京水菜3 個品種總氨基酸含量為0.48—0.68 μmol∕mg,其中‘東升京水菜’總氨基酸含量最高,顯著高于其他品種。

3 種特色葉菜的不同品種硝酸鹽含量差異顯著,其中‘小葉芝麻菜2 號’硝酸鹽含量最高,顯著高于其他品種;‘巴硒苦苣’的硝酸鹽含量最低,僅有195.37 μg∕g。 芝麻菜6 個品種的硝酸鹽含量介于364.93—857.07 μg∕g,總體呈現為小葉芝麻菜＞花葉芝麻菜＞板葉芝麻菜,其中‘板葉芝麻菜1 號’硝酸鹽含量最低。 苦苣4 個品種的硝酸鹽含量為195.37—481.56 μg∕g,‘鳥巢碎葉苦苣’硝酸鹽含量最高,顯著高于其他品種。 京水菜3 個品種間硝酸鹽含量差異顯著,總體呈現為‘白梗千筋京水菜’ ＞‘東升京水菜’ ＞‘紫晶京水菜’。

2.3 特色葉菜不同生長期的硝酸鹽累積差異

由圖2 可知,在芝麻菜的生長發育過程中,各個品種硝酸鹽含量總體呈先降低后升高的變化趨勢,其中‘花葉芝麻菜1 號’和‘花葉芝麻菜2 號’在播后31 d硝酸鹽含量降到最低,其他品種在播后24 d 硝酸鹽含量最低。 在生長后期,即播后31—38 d,各個品種的硝酸鹽含量均呈現上升趨勢,并在播后38 d 達到最大。其中,小葉芝麻菜的2 個品種在整個生長期硝酸鹽含量均高于其他芝麻菜品種。

圖2 6 個芝麻菜品種不同生長期硝酸鹽累積的差異Fig.2 Differences in nitrate accumulation between six varieties of arugula in different growth periods

由圖3 可見,在整個生長發育過程中,苦苣4 個品種和京水菜3 個品種的硝酸鹽含量均在播后40 d 達到最大,其中‘白梗千筋京水菜’的硝酸鹽含量在各個時期均高于其他品種;苦苣類4 個品種的硝酸鹽含量呈現先增高后降低的趨勢,并在生長后期趨于平穩;京水菜3 個品種的硝酸鹽含量變化呈現先升高后降低再升高的趨勢,并在播后60 d 降至最低。

2.4 特色葉菜不同生長期的亞硝酸鹽累積差異

由圖4 可見,不同芝麻菜品種的亞硝酸鹽含量與生長初期相比,基本呈下降趨勢。 其中,‘小葉芝麻菜1 號’的亞硝酸鹽含量一直高于其他品種;‘板葉芝麻菜1 號’的亞硝酸鹽含量一直低于其他品種;板葉芝麻菜的2 個品種在播后17 d 亞硝酸鹽含量最高,其他品種在播后10 d 亞硝酸鹽含量最高,在生長后期,各個品種亞硝酸鹽含量變化不大,基本趨于平穩。

圖3 苦苣、京水菜7 個品種不同生長期硝酸鹽累積的差異Fig.3 Differences in nitrate accumulation between seven varieties of endive and mizuna mustard in different growth periods

圖4 6 個芝麻菜品種不同生長期亞硝酸鹽累積的差異Fig.4 Differences in nitrite accumulation between six varieties of arugula in different growth periods

由圖5 可知,苦苣和京水菜的各個品種亞硝酸鹽含量在播后30—50 d 均呈現先降低再升高的趨勢,并在播后40 d 降至最低;在整個生長過程中,苦苣的4 個品種在播后30 d 亞硝酸鹽含量最高,在生長后期亞硝酸鹽含量變化趨于平緩;京水菜3 個品種的亞硝酸鹽含量在播后60 d 升至最大,隨后呈下降趨勢。

2.5 特色葉菜不同生長期的硝酸還原酶(NR)活性差異

由圖6 可見,在整個生長時期,不同芝麻菜品種的NR 活性總體上均呈先升高后降低的趨勢,與硝酸鹽含量變化相反。 其中,‘花葉芝麻菜1 號’和‘花葉芝麻菜2 號’的NR 活性在播后31 d 最大,其余品種均在播后24 d 升至最高。

圖5 苦苣、京水菜7 個品種不同生長期亞硝酸鹽累積的差異Fig.5 Differences in nitrite accumulation between seven varieties of endive and mizuna mustard in different growth periods

圖6 6 個芝麻菜品種不同生長期硝酸還原酶活性的差異Fig.6 Differences in NR activity between six varieties of arugula in different growth periods

由圖7 可知,在整個生長過程中,各個品種的NR 活性均在播后40 d 達到最低值,且‘東升京水菜’和‘白梗千筋京水菜’的NR 活性一直低于其他品種。 苦苣4 個品種的NR 活性呈先降低后升高而后趨于平緩的趨勢;而京水菜3 個品種的NR 活性呈現“S 型”變化曲線,在生長后期呈下降趨勢,均與硝酸鹽含量的變化相反。

圖7 苦苣、京水菜7 個品種不同生長期硝酸還原酶活性的差異Fig.7 Differences in NR activity between seven varieties of endive and mizuna mustard in different growth periods

2.6 硝酸鹽、亞硝酸鹽含量和硝酸還原酶活性的相關性分析

對不同特色葉菜品種的硝酸鹽、亞硝酸鹽含量及硝酸還原酶活性進行相關性分析(表6),硝酸鹽含量和硝酸還原酶活性間的相關系數為-0.923,達極顯著負相關;亞硝酸鹽含量和硝酸鹽含量及硝酸還原酶活性間無顯著的相關關系。

表6 硝酸鹽、亞硝酸鹽含量及硝酸還原酶活性的相關性分析Table 6 Correlation analysis of nitrate,nitrite content and nitrate reductase activity

3 討論與結論

蔬菜中的可溶性糖、氨基酸、VC、可溶性蛋白等含量是決定其營養品質的重要因素,不同品種蔬菜的營養品質有很大差異。 湯亞芳[19]研究表明,不同小白菜品種的硝酸鹽累積及營養品質有顯著差異;劉甜甜等[20]研究發現,不同品種結球萵苣的各個生理指標表現出不同程度差異,本試驗有相似發現。 3 種特色葉菜及其品種間的產量及品質差異顯著。 其中,芝麻菜6 個品種中,‘板葉芝麻菜1 號’的可溶性糖、可溶性蛋白質、VC 和葉綠素含量最高,硝酸鹽含量最低;苦苣4 個品種中,‘北京花葉苦苣’的含水量、VC、總氨基酸含量最高;京水菜3 個品種中,‘白梗千筋京水菜’的單株鮮重、葉片數、含水量、可溶性蛋白和VC 含量最高。 不同特色葉菜品質差異顯著,分析原因可能是遺傳因素或對環境需求不同所致。

硝酸鹽是衡量蔬菜安全問題的重要指標。 世界衛生組織規定,新鮮蔬菜的硝酸鹽含量在0—432 mg∕g時,為一級污染,可以生食;當其含量在432—785 mg∕g 時,為二級污染,不宜生食;當其含量在785—1 234 mg∕g時,達到三級污染,生食、鹽漬皆不易;當其含量在1 234—3 100 mg∕g 時,已達到四級污染,不宜使用[21]。 本試驗中,3 個特色葉菜品種硝酸鹽含量已達到三級污染。 由此可見,特色葉菜硝酸鹽富集問題值得關注。 通過對3 種特色葉菜不同時期硝酸鹽含量測定,發現芝麻菜各個品種的硝酸鹽含量總體呈現先降低后升高的趨勢,苦苣類4 個品種的硝酸鹽含量呈現先增高后降低的趨勢,并在生長后期趨于平穩,京水菜3 個品種的硝酸鹽含量變化呈現先升高后降低再升高的趨勢。 分析芝麻菜和京水菜后期硝酸鹽含量升高可能是生長后期NR 活性降低和植株生長緩慢的原因[22]。

亞硝酸鹽對人體的毒害作用目前已有許多報道[23-24],但關于其在植物體內的累積規律鮮有研究。 本試驗對3 種特色葉菜不同時期亞硝酸鹽累積規律進行研究,結果顯示:不同芝麻菜品種的亞硝酸鹽含量與生長初期相比,總體呈下降趨勢;苦苣4 個品種的亞硝酸鹽含量先降低再升高而后趨于平緩;京水菜3個品種的亞硝酸鹽含量呈現“S 型”變化曲線。 3 種特色葉菜不同時期亞硝酸鹽含量最高為2.07 μg∕g,在國家規定的限量標準內[25],但因亞硝酸鹽對人體危害較大,仍值得注意。

硝酸還原酶是植物氮代謝過程的關鍵酶,其活性高低直接影響植物體內硝酸鹽含量[26]。 本試驗結果顯示:在整個生長時期,不同芝麻菜品種NR 活性總體呈現先升高后降低的趨勢;苦苣4 個品種的NR 活性呈現先降低后升高而后趨于平緩的趨勢;而京水菜3 個品種的NR 活性呈現“S 型”變化曲線,在生長后期呈現下降趨勢。 本試驗發現,3 種特色葉菜NR 活性均與硝酸鹽變化趨勢相反,進一步驗證了植物體內NR 活性會顯著影響其硝酸鹽含量,這與汪李平等[27]關于植物不同部位NR 活性不同導致其硝酸鹽含量差異的研究結果一致。

硝酸鹽、亞硝酸鹽含量及硝酸還原酶活性相關性分析結果表明,硝酸鹽含量與硝酸還原酶活性呈極顯著負相關,而亞硝酸鹽含量與硝酸鹽含量和硝酸還原酶活性無顯著相關性,與陶正平[28]在大白菜上的研究結論相同。

綜上所述,通過對3 種特色葉菜不同品種產量、品質的比較分析及硝酸鹽、亞硝酸鹽含量與硝酸還原酶活性動態變化規律及相關性的研究,發現不同特色葉菜品種的營養品質及硝酸鹽累積規律差異顯著,其中‘板葉芝麻菜1 號’‘北京花葉苦苣’和‘白梗千筋京水菜’的綜合品質最好。